文档介绍：基于单片机的数字式电子时钟设计
设计要求
1)设计AT89S51的最小系统;
2)LED显示电路及与AT89S51接口,LED数码块显示时、分、秒;
3)时钟调整电路及与AT89S51接口;
4)电子时钟程序设计;
5)基于Proteus的电子时钟原理及仿真实现;
6)电子时钟实物制作;
2 总体方案设计
实现时钟计时的基本方法
利用MCS-51系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。
(1) 计数初值计算:
把定时器设为工作方式1,定时时间为50ms,则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒,而100次计数可用软件方法实现。
假设使用T/C0,方式1,50ms定时,fosc=12MHz。
则初值X满足(216-X)×1/12MHz×12μs =50000μs
X=15536→00111**********→3CB0H
(2) 采用中断方式进行溢出次数累计,计满20次为秒计时(1秒);
(3) 从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。
电子钟的时间显示
电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示,因此,在内部RAM中设置显示缓冲区共8个单元。
LED8     LED7     LED6    LED5     LED4     LED3   LED2     LED1
37H      36H      35H     34H      33H      32H    31H      30H
时十位   时个位   分隔    分十位   分个位   分隔   秒十位   秒个位
电子钟的时间调整
电子钟设置3个按键通过程序控制来完成电子钟的时间调整。
reset键复位
hour键调整时;
min键调整分;
总体方案介绍
计时方案
利用AT89S51单片机内部的定时/计数器进行中断时,配合软件延时实现时、分、秒的计时。
控制方案
AT89S51的P0口和P2口外接由八个LED数码管(LED8~LED1)构成的显示器,用P0口作LED的段码输出口,P2口作八个LED数码管的位控输出线,P1口外接四个按键reset、hour、min构成键盘电路。
3 系统硬件电路设计
根据以上的电子时钟的设计要求可以分为以下的几个硬件电路模块:单片机模块、数码显示模块与按键模块,模块之间的关系图如下面得方框电路图1所示。
图1 硬件电路方框图

芯片分析
AT89C51单片机引脚图如下:
图2 AT89C51引脚图
MCS-51单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,其各引脚功能如下:
VCC:+5V电源。
VSS:接地。
RST:复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效,用完成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2:外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。
P0口:P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,当作输出口使用时,必须接上拉电阻才能有高电平输出;当作输入口使用时,必须先向电路中的锁存器写入“1”,使FET截止,以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,它不再需要多路转接电路MUX;因此它作为输出口使用时,无需再外接上拉电阻,当作为输入口使用时,同样也需先向其锁存器写“1”,使输出驱动电路的FET截止。
P2口:P2口电路比P1口电路多了一个多路转接电路MUX,这又正好与P0口一样。P2口可以作为通用的I/O口使用,这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Q端。
P3口:P3口特点在于,为适应引脚信号第二功能的需要,增加了第二功能控制逻辑。当作为I/O口使用时,第二功能信号引线应保持高电平,与非门开通,以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时,该位应应置“1”,使与非门对第二功能信号的输出是畅通的,从而实现第二功能信号的输出,具体第二功能如表1所示。
晶振电路
右图所示为时钟电路原理图,在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部,XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容,从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后,才成为单片机的时钟脉冲信号。
图3晶振电路
复位电路
单片机复位的条件是:必须使RST/VPD 或RST引(9)加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)的高电平。例如,若时钟频率为12 M